来自意大利的科学家们调查单原子催化连续流动的可行性作为经济和技术上可行的有机过程技术。他们的研究结果出现在杂志上ChemCatChem。
研究:单原子催化连续流:一个可行的有机过程技术?图片来源:AIWD / Shutterstock.com
背景研究
单原子催化有潜力成为一个革命性的技术在化学。自2011年成立以来,一直在研究这一技术取得重大进展。几项研究已经调查等因素对单原子催化的反应环境的影响和失活途径。
单原子催化结合的高度选择性的好处同质采用有机金属配合物和异构催化剂,催化剂,催化剂分离不需要长时间并提供性能稳定的优点。
最近的研究(包括新论文的作者)已表示单原子催化应用的可行性如电解水、氢燃料电池、化学制造。工商单原子催化吸收取决于单原子催化剂的发展有足够的金属负载在长时间和足够的稳定性。
加氢糠醛/ csm镀铜1@mpgC3N4。图片来源:Pagliaro, M et al ., ChemCatChem
进步发展的leach-poof金属催化剂具有高选择性和流化学进展有助于化工行业的变革,可以帮助克服了精细化工的历史不情愿接受过渡金属催化剂。
技术观点并不是唯一的考虑化学工业必须,然而。单原子催化的财务生存能力也必须充分证明了如果这可能改变游戏规则的技术是实现普遍接受和吸收在精细化工和相关部门。
这个行业正在经历一场深刻的转向更小、分散的化工生产使用先进的催化技术在连续流条件下。这种转变将使高价值和少量化学产品的生产以最少的浪费的一代。
这篇论文
的新论文ChemCatChem旨在缩小研究技术经济周期的单原子催化异构催化剂和揭示的可行性作为有机化工工艺。
研究在过去的十年中凸显了潜在的单原子催化转换从一个基本的研究课题之一,实际化工的相关性。利用金属配合物、organocatalysts heterogenized金属纳米粒子,或在异构酶催化的方法可以实现精益的目标商品制造业在欧洲杯猜球平台工业规模的生产工厂。
作者指出,一个单原子催化化学生产技术的优势是它的潜在就业催化微反应器,在本质上是高度协同的。
几种方法已经在最近的研究开发的单原子催化合成催化材料具有高金属负载,包括前体稀释和pyrolysis-deposition方法策略。催化剂与表面积大,合成pore-specific卷,,重要的是,高金属负载。研究已经证实了几个合适的催化剂的活性和稳定性。
24小时运转中的Pt的示范1金属氧化物半导体2gf催化剂的定量转换政权下苯胺硝基苯流。条件:0.025与0.050氨硼烷硝基苯乙腈/ H2O混合物(5:1,v / v) 1毫升/分钟的流量。产量与流量测试插图所示进行20 h。图片来源:Pagliaro, M et al ., ChemCatChem
单原子催化剂的研究表明采用流条件下显示相同的批处理条件下稳定。这个证明的概念是非常重要的化工生产的工业吸收方法。两个主要方法已经开发适合大规模生产的单原子催化剂,它打开了通向雇佣几个潜在的单原子催化剂leach-proof下流动。
这种催化方法的主要优点之一是它是否适合需要微量的有机化学反应的催化剂。另一个挑战是微量金属催化剂的污染杂质在反应,单原子催化和使用有助于提高催化的可控性。
在经济可行性方面,连续流方法降低成本和生产高纯度的产品,使其工业化学品生产商的一个有吸引力的选择。他们也被认为是“绿色”的方法,可以满足精细化工行业的可持续发展目标。
然而,公司可能不愿利用这项技术,尽管其好处由于需要更换昂贵的,传统的批量反应堆,要求植物的重要资本投资。然而,化学工业的长远利益的成本,产品质量,可持续发展,绿色化学可以远远超过最初的金融需求。
未来的视角
本文预测,在不久的将来,化工生产将从利用传统方法在连续流条件下异构催化。为公司带来的好处包括更低的成本、效率高、产品质量高、更快的生产时间,增加lot-to-lot产品一致性。小说催化剂可以通过这些技术支持。
单原子催化剂提供了独特的优势目前报道的催化剂由于其高稳定性和低要求大量的昂贵和稀有heterogenized催化物种。工业吸收这些催化剂和创新的连续流技术需要通过企业和教育机构共同努力训练和使用工业化学家胜任这些方法。
进一步的阅读
Pagliaro, M,德拉冰镇,C & Ciriminna R(2022)单原子催化连续流:一个可行的有机过程技术?ChemCatCheme202200768[网络]chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com。可以在:https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cctc.202200768
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